CN113272120A - 具有突起和沟槽的拉挤成型件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种拉挤成型件(1)，具有沿纵向方向(L)延展的纤维和围住所述纤维的树脂基体，以及具有上侧面和下侧面(2、4)，其中，所述上侧面(2)具有连贯的突起(5)和/或沟槽(3)且所述下侧面(4)具有连贯的沟槽(3)或突起(5)，所述沟槽和所述突起被布置为，使得一拉挤成型件(1)的突起(5)和沟槽(3)与相邻的拉挤成型件(1’)的沟槽(3)和突起(5)协同作用。

Description

具有突起和沟槽的拉挤成型件及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种拉挤成型件，其具有：沿纵向方向延展的纤维；树脂基体，该树脂基体围住纤维；以及上侧面和下侧面。本发明也涉及一种转子叶片的结构部件，其具有至少两个相叠布置的拉挤成型件。此外，本发明涉及一种用于拉挤成型件的制造方法以及一种用于转子叶片的结构部件的制造方法。
背景技术
拉挤成型件在现有技术中当然是众所周知的。拉挤成型件是经纤维增强的塑料结构部件，它们以条拉法进行制造并也越来越多地被用于构造转子叶片。在那里，尤其是在制造皮带时使用拉挤成型件。
皮带可以在独立的制造模具中制造。为此，拉挤成型件被并排和相叠放置，或者说被堆叠。并排和相叠放置的拉挤成型件用真空膜覆盖。在制作模具边缘上密封真空膜之后形成真空并执行树脂灌注方法。在此，树脂挤入拉挤成型件层之间并挤入拉挤成型件旁边和拉挤成型件堆叠之间，且在后续的加热过程中使树脂硬化并将拉挤成型件牢固地彼此连接。当然，对于拉挤成型件的粘接而言重要的是，树脂尽可能均匀且大面积地在相互重叠的拉挤成型件之间分布，以便构造尽可能大的且优化的粘接面。为了能够在相叠堆叠的拉挤成型件的上侧面和下侧面之间实现树脂分布，例如由EP 3 069 017 B1已知的是，拉挤成型件下侧面设有连贯的沟槽，在这些沟槽中，树脂然后可以在灌注方法中沿着流动并可以从那里分布到相互重叠的拉挤成型件之间。所描述的灌注方法的不利之处一方面在于，树脂灌注必须沿拉挤成型件的纵向方向并因此沿皮带的纵向方向进行。但是，沿带材的纵向方向的尺寸设定可能是很大的，即为40至120m，并且困难的是在这样的长距离上执行稳定的灌注过程。此外，拉挤成型件通过真空膜被强烈地相互重叠按压，使得从沟槽出来到拉挤成型件之间、尤其是上拉挤成型件的下侧面和下拉挤成型件的上侧面之间的分布可能是不足够的。上述方法可能被看作为不利的另一方面是，拉挤成型件必须以堆叠方式相叠堆叠且该堆叠在横截面上可能彼此滑动。
发明内容
本发明的任务是提供一种拉挤成型件，该拉挤成型件减少、优选防止了上述的缺点。
本发明的任务还在于提供一种转子叶片的结构部件，其中，仅减少地或甚至没有出现上述缺点。
此外，本发明的任务是提供一种用于所提到的拉挤成型件之一的制造方法以及最后提供一种用于转子叶片的结构部件的制造方法。
本发明在其第一方面通过具有权利要求1特征部分特征的开头提到的拉挤成型件来解决。
根据本发明的拉挤成型件在其上侧面上具有连贯的突起和/或凹降并在下侧面上具有相应反过来的连贯的凹降和/或突起。突起和凹降被布置为，使得一拉挤成型件的突起和凹降与相邻拉挤成型件的凹降和突起协同作用。相邻的拉挤成型件在这里被理解为下列拉挤成型件，该拉挤成型件以其下侧面平放在相邻的拉挤成型件的上侧面上。拉挤成型件由此相叠堆叠且两者都沿纵向方向取向。因为这里提到的拉挤成型件在横截面上通常被构造为窄的矩形，所以可以执行上述的堆叠过程，其方式是，上部的拉挤成型件的下侧面平放在下部的拉挤成型件的上侧面上。在此，根据本发明设置：沟槽和突起彼此协同作用，也就是说，上部的拉挤成型件的突起嵌入到下部的拉挤成型件的凹降中或者说上部的拉挤成型件的凹降嵌入到下部的拉挤成型件的突起中。
有利地，沟槽和突起使得相邻的拉挤成型件彼此间隔开并同时还阻止这些拉挤成型件的不受控侧向推移。
优选地，这些突起沿纵向方向以预先确定的间距被中断。这些突起可以在中断部的区段中返回到拉挤成型件的表面水平上。中断部允许沿着相叠布置的拉挤成型件的宽度、优选全部的宽度贯穿突起的中断部的树脂穿流。
特别优选地，所述沟槽具有第一宽度，且所述突起具有第二宽度，且所述第一宽度比所述第二宽度大5mm至20mm。
有利地，所述沟槽具有8mm至30mm的宽度且所述突起具有2mm至10mm的宽度。
有利地设置：拉挤成型件沿纵向方向匀质构造且并排和相叠地总是使用相同的拉挤成型件用以构建转子叶片的一结构部件，即，将相同的拉挤成型件结构形式并排和相叠放置。尤其地，在拉挤成型件相叠放置的情况下，即在拉挤成型件堆叠的情况下，相邻拉挤成型件的沟槽和突起彼此交错嵌接。因为突起具有比沟槽更小的宽度，所以拉挤成型件可以在彼此交错套接的情况下沿着宽度相互推移。由此而可行的是，拉挤成型件堆叠在横截面上沿两个方向被弯曲，而突起不从沟槽中滑出。不同的宽度补偿了上侧面和下侧面在拉挤成型件堆叠的每个厚度位置上的不同的半径或者说屈曲部。
所述任务在其第二方面通过具有权利要求5特征的开头提到的结构部件来完成。
该结构部件具有至少两个相叠布置的拉挤成型件，其中，一拉挤成型件的上侧面相邻于相邻的拉挤成型件的下侧面布置。该结构部件优选由上述的拉挤成型件制成。根据本发明，下侧面具有沿纵向方向延展的突起和/或沟槽且相邻的拉挤成型件的上侧面具有相对应的沟槽和/或突起，这些沟槽和突起彼此交错插接且使相邻的拉挤成型件相对彼此保持在一预先确定的间距上。两个相邻的拉挤成型件的间距大致处在0.05mm至0.5mm之间。但是，也可以考虑另外的间距，且十分之一毫米范围内的任何间距一起被公开。
相邻的拉挤成型件之间出现的间距能够实现：在真空灌注方法中使树脂以均匀的方式在相邻的拉挤成型件之间贯穿且使下部的拉挤成型件的上表面和上部的拉挤成型件的下表面完全浸渍并在后续的加热过程中硬化并将两个拉挤成型件牢固地彼此连接。
优选地，拉挤成型件沿纵向方向延展地全部被相同构造。拉挤成型件因此可以由拉挤成型件滚子或拉挤成型件轨道被定长截断并相叠堆叠且并排布置。该结构部件的结构形式特别成本低廉。
有利地，在上侧面上构造连续的突起且在下侧面上构造连续的沟槽，而突起和沟槽沿着拉挤成型件的高度被直接相叠布置，即具有与拉挤成型件的侧边缘的相同间距。
拉挤成型件的突起的上述中断部能够实现，不仅沿纵向方向执行灌注方法，而且也沿着拉挤成型件的宽度执行，使得树脂可以灌注到拉挤成型件之间且即使突起平放在沟槽的沟谷中，但是树脂可以在突起的中断部的区域中贯穿，使得拉挤成型件之间的整个表面可以用树脂系统浸渍。
优选地，突起在横截面上大致半圆形地构造且沟槽在横截面中大致椭圆形地构造。在此，沟槽的宽度比突起的宽度大了5mm至20mm，使得相邻的拉挤成型件可以在横截面上沿着宽度被相互移位，使得这些拉挤成型件可以在拉挤成型件堆叠相对于屈曲的制造模具的平放面牵拉(gesogen)并适配该屈曲部的灌注过程中相对彼此进行推移，而在此一拉挤成型件的突起不会从相邻拉挤成型件的沟槽中跳出，而是在沟槽内部仅沿着横截面被推移。半圆形的或者说椭圆形的构造此外能够在非弯曲的拉挤成型件情况下实现自对中，该自对中是优选的。
所述任务在第三方面通过具有权利要求8特征的制造方法来解决。
根据本发明，用树脂浸渍的纤维被引导穿过预制模具，该预制模具在上侧面上和下侧面上具有突起和/或沟槽，且由此反过来地将沟槽或突起成形到基体中。
突起在拉挤成型件的常见的条拉方法期间被构造出且沿拉挤成型件的纵向方向连续地延展。通常，拉挤成型件由纤维和树脂系统来制造。纤维以例如玻璃纤维或碳纤维的形式被卷绕到锭子或滚子上，且例如经由格栅被输送给树脂池并然后被输送给预制模具工站，在该预制模具工站中，将纤维彼此通过被接收的树脂系统进行粘接。经树脂浸渍的纤维在窄宽的矩形中被输送给预制模具，该预制模具相应于拉挤成型件的横截面。
预制模具工站的上侧面和下侧面具有沟槽或凹降，带有纤维的树脂系统被压入到这些沟槽或凹降中或者说其从这些沟槽或凹降中压出，使得拉挤成型件的上侧面和下侧面反过来地在预先确定的线上具有根据本发明的突起和/或沟槽，这些线沿纵向方向在拉挤成型件的整个上侧面和下侧面上延伸。
在后续的方法步骤中，拉挤成型件被硬化，使得沟槽和突起持久牢固地保留在拉挤成型件的上侧面和下侧面上。硬化优选通过加热或优选通过UV光辐射来进行。
在用于拉挤成型件的制造方法的优选实施方式中，在后续步骤中以预先确定的间距将中断部置入到拉挤成型件的突起中。其可以通过磨削方法或类似的方法发生。
在其第四方面，所述任务通过具有权利要求9特征的制造方法来解决，其中，拉挤成型件根据权利要求8被相叠布置并执行树脂灌注方法。
该制造方法尤其适用于制造针对转子叶片的皮带，这些皮带由三至五个并排以及直至20个相叠地相邻布置的拉挤成型件构成。相邻的拉挤成型件在这里被理解为相叠堆叠的拉挤成型件，它们以其上侧面和下侧面通过沟槽和突起原理相互间隔开地叠置。灌注方法以常规的方式执行。
附图说明
本发明根据一实施例在三个附图中进行描述。在此：
图1在俯视图中示出了根据本发明的拉挤成型件；
图2在下视图中示出了图1中的拉挤成型件；
图3示出了用于制造皮带的根据图1的两个根据本发明的拉挤成型件的堆叠。
具体实施方式
图1中以立体图示出了根据本发明构造的拉挤成型件1。拉挤成型件1是条拉的(stranggezogene)、经纤维增强的塑料结构部件。通常，拉挤成型件1通过展开粗纱来制造，该粗纱是被支承在锭子或滚子上的纤维束。
粗纱/纤维在开卷之后在适当的模具中用树脂浸渍。用树脂浸渍的纤维然后被牵拉穿过预制模具工站。这些纤维然后以扁平的矩形横截面并排且相叠地布置且彼此粘接并被带至图1中所示的拉挤成型件形状。在预制模具中，在上侧面上设置凸面且在下侧面上设置沟槽，使得当拉挤成型件1被牵拉穿过预制模具时，在预制成形的拉挤成型件1中相应地在其上侧面2上构造沟槽3且在其下侧面4上构造突起5。接下来使拉挤成型件1硬化。
图1中示出了拉挤成型件1的横截面，其中，拉挤成型件1在横截面上在很大程度上由纤维穿过，这些纤维也沿着突起5延伸且分别在拉挤成型件1的整个扩展部上并也在突起5内部沿拉挤成型件1的纵向方向L延展。拉挤成型件1通常具有B＝100mm至300mm的宽度和H＝5mm至20mm的高度。涉及无端部结构部件，其可以在硬化之后卷绕在一辊子上并因此可以向使用地点进行运输。视硬化程度而定，拉挤成型件1可不同地弯曲。完全硬化的拉挤成型件实际上仅可以非常困难地弯曲，尤其在横截面中，拉挤成型件几乎不能弯曲，且在纵截面中，拉挤成型件1仅能以大的半径进行卷绕。
图2在下视图中示出了图1中的拉挤成型件。在下视图中关键的是，从拉挤成型件1的下侧面4出来沿纵向方向L构造的突起5以间隔开的方式通过中断部6被中断。突起5沿着中断部6被磨削并被向下磨削到拉挤成型件1的高度上。中断部6能够实现：树脂可以在树脂灌注方法期间为了制造皮带而沿着拉挤成型件1的整个宽度B在两个相叠布置的拉挤成型件1之间贯穿流动。
借助于拉挤成型件1的皮带结构的一部分的横截面在图3中示例性示出。通常，皮带由在横截面上三个至五个并排布置的拉挤成型件1和直至十个相叠布置的拉挤成型件1、1’构成。拉挤成型件1、1’可以以堆叠方式相叠地布置，但是这些拉挤成型件也可以以复合物方式布置。
图3示出，拉挤成型件1的下侧面4上的突起5与相邻拉挤成型件1’的上侧面2上的沟槽3相一致，也就是说，在拉挤成型件1相互重叠的情况下，一拉挤成型件1的突起5完全嵌入到相邻的另外的拉挤成型件1’的沟槽3中。突起5沿着其整个纵向扩展部在相邻的拉挤成型件1’的沟槽中被引导。
通常，沟槽3具有8至30mm的宽度，而突起5具有2至10mm的宽度，使得突起5没有完全填满沟槽3的横截面，而是可以在沟槽3内部沿着宽度B来回推移。突起5和沟槽3的不同的尺寸设定是必须的，因为拉挤成型件1在成型出皮带时且在灌注方法期间相对于皮带的制作模具的平放面被按压且在此在横截面上发生弯曲。为了不使一拉挤成型件1从相邻的另外的拉挤成型件1’的沟槽3中被压出，沟槽3必须具有比突起5更大的宽度，使得沟槽3相对于突起5的相对运动变得可行，该相对运动补偿了不同的屈曲。
因为突起5和沟槽3在拉挤成型件1的整个纵向扩展部上延伸，所以在图2中示出的沟槽的中断部6是有用且也是必须的，因此在灌注方法期间可以使还是液态的树脂系统也沿着图3中的宽度B从右向左或从左向右在两个相叠布置的拉挤成型件1、1’之间贯穿流动。在此，拉挤成型件1的突起5的高度被选择得大于相邻的拉挤成型件1’的沟槽3的深度，使得拉挤成型件1、1’没有全表面地直接相互重叠，而是以间距d彼此间隔开。间距d处在d＝0.05mm至d＝0.2mm之间，即在十分之一毫米范围内。该间距大得足够在拉挤成型件1、1’之间可以全表面地分布树脂系统并因此可以在两个拉挤成型件1、1’之间制造优化的粘接连接。
通常，根据图1和图2的拉挤成型件1的上侧面和下侧面2、4设有剥离织物，该剥离织物从上方和下方到上侧面2或者说下侧面4上地被平放到还未硬化的树脂系统上并在硬化之后被剥离且在上侧面和下侧面2、4上留下粗糙表面，使得灌注到拉挤成型件1、1’之间的树脂具有因为粗糙的特别大的表面可供粘接使用并由此可以在各个拉挤成型件1、1’之间制造非常牢固的粘接连接。
附图标记列表
1 拉挤成型件
1’ 相邻的拉挤成型件
2 上侧面
3 沟槽
4 下侧面
5 突起
6 中断部
B 宽度
d 间距
L 纵向方向

Claims (9)

1.一种拉挤成型件(1)，具有沿纵向方向(L)延展的纤维和围住所述纤维的树脂基体，以及具有上侧面和下侧面(2、4)，
其特征在于，所述上侧面(2)具有连贯的突起(5)和/或沟槽(3)且所述下侧面(4)具有连贯的沟槽(3)或突起(5)，所述沟槽和所述突起被布置为，使得一拉挤成型件(1)的突起(5)和沟槽(3)与相邻的拉挤成型件(1’)的沟槽(3)和突起(5)协同作用。
2.根据权利要求1所述的拉挤成型件，
其特征在于，所述突起(5)沿纵向方向(L)以预先确定的间距(d)中断。
3.根据权利要求1或2所述的拉挤成型件，
其特征在于，所述沟槽(3)具有第一宽度且所述突起(5)具有第二宽度且所述第一宽度比所述第二宽度大5mm至20mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的拉挤成型件，
其特征在于，所述沟槽(3)具有8至30mm的宽度且所述突起(5)具有2至10mm的宽度。
5.一种转子叶片的结构部件，具有至少两个相叠布置的拉挤成型件(1、1’)，其中，一拉挤成型件(1)的上侧面(2)相邻于相邻的拉挤成型件(1’)的下侧面(4)布置，其特征在于，
所述拉挤成型件(1)的下侧面(4)具有沿纵向方向(L)延展的突起(5)和/或沟槽(3)，
所述相邻的拉挤成型件(1’)的上侧面(2)具有相对应的沟槽(3)和/或突起(5)且相对应的沟槽(3)/突起(5)彼此交错插接且这些相邻的拉挤成型件(1、1’)相对彼此保持在一预先确定的间距(d)上。
6.根据权利要求5所述的结构部件，
其特征在于，在所述拉挤成型件(1)的所述下侧面(4)上构造有并排的沟槽(3)且在所述上侧面(2)上构造有连贯的突起(5)。
7.根据权利要求5或6所述的结构部件，
其特征在于，所述拉挤成型件(1、1’)彼此具有0.05mm至0.5mm的间距。
8.一种用于拉挤成型件(1、1’)的制造方法，
其方式是，用树脂浸渍的纤维被引导穿过预制模具，所述预制模具在上侧面和下侧面上具有突起和/或沟槽，所述沟槽和/或突起成形到所述拉挤成型件(1、1’)的上侧面(2)和下侧面(4)中。
9.一种用于转子叶片的结构部件的制造方法，其方式是，相叠布置根据权利要求1所述的拉挤成型件(1、1’)并执行树脂灌注方法。
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